太陽光発電パネルを設置するだけではダメ！PV/Tは「電力と熱を2倍に」し、エネルギー効率を2倍にします！

「デュアルカーボン」目標を背景に、クリーンエネルギーへの代替が加速しています。しかし、従来の太陽エネルギー利用には限界がますます顕在化しています。太陽光発電パネルは発電のみ、太陽熱温水器は熱のみを発生するため、空間とエネルギーの二重の無駄が生じています。PVT製品の登場はまさにこの問題に対処します。単一のモジュールで電力と熱の両方を生成できるため、これまで無駄になっていた太陽熱エネルギーを完全に回収し、全体の利用率を倍増させることができます。本日は、PVTの定義、原理、そして応用を通して、PVT独自の価値を探ります。

PVTとは何ですか?

PVT は略語です。

1. PV: 太陽光発電、太陽光発電コンポーネントを指します。

2. T: Thermal（熱）。太陽熱利用コンポーネントを指します。

3. 正式名称：太陽光発電熱集熱装置

その他の市場名には、PVT 太陽光発電モジュール、PVT 太陽熱発電 (統合システム)、PVT コレクター、熱電併給システム、熱電ツイン システムなどがあります。

PVTは、太陽熱発電結合技術を用いて、単一モジュール内で熱と発電を結合することを実現します。この技術は、太陽光パネルの光電変換プロセス中に発生する熱を集熱し、パネル表面温度を最適な効率範囲（25～45℃）に維持します。これにより、熱を効果的に捕捉しながら発電効率を向上させます。

PVTの起源

太陽光発電パネルの単位面積あたりのエネルギー変換率（電気から熱への変換率）は一般的に約20%であるのに対し、平板型集熱器では70%を超えることはありません。太陽光発電パネルの場合、単位面積あたりのエネルギーの約80%は実質的に熱として無駄になっています。そのため、太陽光発電の単位効率を効果的に向上させながら、残りの熱を抽出し、熱と電気のエネルギーを統合的に利用する方法が重要な開発方向となっています。これが「太陽光発電熱統合集熱器」（PVT）の起源です。

PVT構造解析

PVT の最大の強みは、その共同設計にあります。

PV モジュール: 電気を生成する役割を担い、太陽エネルギーの「電気変換器」として機能します。

このコンポーネントは一般的な太陽光発電パネルと同様に機能します。その中心となるのは太陽電池セル（単結晶シリコン、多結晶シリコン、薄膜セルなど）です。太陽光がセルに当たると、光子が半導体内の電子を励起し、電流を発生させることで電気を生成します。この電気は、家庭や機器（家電製品や照明など）で直接使用したり、バッテリーに蓄電したり、電力網に送電して収益を得たりすることができます。

T モジュール: 熱を生成する役割を担い、太陽エネルギーの「熱回収装置」として機能します。

これがPVTと通常の太陽光発電パネルの重要な違いです。PVモジュール（太陽電池）の下部には、熱交換チャネル（通常は金属製のパイプで、水、空気、サーマルオイルなどの「熱媒体」が流通します）が存在します。従来の太陽光発電パネルの動作時には、受光した太陽エネルギーの30%から50%は電気に変換されずに熱となり、パネルの温度が上昇します（温度が高いほど、太陽電池の効率は低下します）。しかし、PVT Tモジュールは、この熱を積極的に「リサイクル」します。熱媒体がチャネルを流通し、太陽光発電パネルから熱を除去します。これにより、パネルの温度が下がり発電効率が維持されるだけでなく、熱媒体の温度も上昇し、家庭用および産業用に利用可能な温水または温風に変換されます。

PVT の仕組み

太陽放射の一部は光起電力効果によって電気に変換されます。

電子は移動中に熱を発生します。

この熱はコレクター チャネル内の媒体に伝達され、その後、蓄熱タンクに輸送されます。

これにより発電効率が向上するとともに余剰熱も回収し、効率的なコジェネレーションを実現します。

主要な統計は印象的です:

太陽エネルギーの約20%が電気に変換されます。

太陽エネルギーの約60%が熱に変換されます。

全体のエネルギー利用率は80％に達し、従来の太陽光パネルの4倍以上です。

PVTの利点

1. 効率2倍: TモジュールとPVモジュールが双方向電力を供給

Tモジュールの熱回収機能は、太陽光パネルを冷却します。通常、パネル温度が1℃上昇するごとに、発電効率は0.4～0.5%低下します。PVTは継続的に熱を除去することで、従来のパネルよりもパネル温度を10～20℃低く保ち、発電効率を5～15%向上させます。

PVモジュールが吸収した太陽光は、たとえ電力に変換されなくても、熱として回収できます。つまり、実質的に「たった1オンスの太陽光」を2回、つまり発電と熱生成に利用することになります。これにより、従来のPVパネルでは太陽エネルギーの利用率が15%～20%（発電のみ）だったのに対し、60%～80%（電力＋熱）にまで向上します。

2. スペースの節約: スペースの利用率が 2 倍になり、土地が限られている用途に適しています。

住宅の屋根、工業ビルや商業ビル、あるいは屋外のプロジェクト現場など、設置スペースは限られています。従来のソリューションでは、PVパネルと太陽熱温水器をそれぞれ別々のスペースに設置する必要がありました。一方、PVTはこれらを1つのモジュールに統合し、同じ設置面積で発電と熱生成の両方を実現します。つまり、「1つの屋根で2つのメリットを実現する」のです。

3. コスト効率が高い: 設置・運用コストが低く、メリットが2倍

設置コスト：従来のソリューションでは、太陽光発電システム設置チームと給湯器設置チームを別々に編成する必要があり、設置作業と資材の輸送がそれぞれ2回必要でした。PVTは統合システムであるため、一度で設置できるため、人件費と資材費（ブラケットや配管など）の重複が排除されます。設置コストは、個別に設置する場合に比べて15～25%低くなります。

運用および保守コスト: PVT では使用するコンポーネントが少なくなるため (1 つのモジュールが 2 つに置き換えられます)、検査および保守作業が少なくなります。

二重のメリット：発電（売電または自家消費による電気の節約）に加え、給湯器の購入費用（ガス代や電気代など）も節約できます。長期的な総合的なメリットは、従来のソリューションに比べて20～30%高くなります。

PV セルの寿命の延長: PV パネルは温度が安定しているため、従来の PV パネルよりも寿命が長くなります (通常、最大 25 ～ 30 年、従来のパネルと同等ですが、故障のリスクは低くなります)。

4. 超環境的：二酸化炭素排出量ゼロ、二酸化炭素削減に貢献

PVT は稼働中に二酸化炭素を排出せず、建物や産業プロセスに再生可能な電力と熱を供給できるため、低炭素で環境に優しい開発のニーズを満たします。

PVTの応用シナリオ

幅広い応用シナリオ：家庭から産業まで使用可能

PVT の「電気 + 熱」の二重出力特性は、さまざまなシナリオ、特に「電気と熱の両方が必要な」シナリオのニーズに適応できます。

（1）家庭シナリオ：日常の電力需要（照明、家電製品）+生活給湯（入浴、野菜洗浄、プール加熱）を満たし、さらに床暖房システムに接続して冬の暖房を実現することもできます。

（2）産業および商業シナリオ：工場はPVTを使用して生産設備用の電力を生成し、生成された熱エネルギーを作業場の暖房、工業用熱（低温殺菌、洗浄）、および製品の乾燥（食品加工、繊維工場など）に使用します。ホテルや病院はPVTを使用して電気+温水を生成し、運用コストを削減します。

（３）農業シナリオ：温室ではPVTを利用して換気や灌漑設備用の電力を生成し、熱エネルギーを利用して温室の温度を維持し（冬季断熱）、作物の収穫量を増加させます。

PVT成功事例